电力系统保护与继电器技术应用发展研究

冯海宁，刘彦辉，陈升武，谢 根

(中国卫星海上测控部，江苏 江阴 214431)

0 引言

人们日新月异的生活方式，体现了社会的不断进步和发展，各式各样的电器设备，代替了人们的传统行为，它已是我们不可缺少的一部分。但事物都有两面性，在给我们带来方便性的同时也存在有各种问题，这些矛盾要求我们必须及时解决，所以发展高科技继电保护技术能够完美的解决这一问题，它能使电力系统更加安全和稳定。继电保护技术有自动修复功能，能使系统在安全可靠下运行，自动化特点比较明显。

1 继电保护的存在意义

在电气设备中经常发生的故障为短路故障，发生此类故障后，危害程度比较严重，轻者可使控制系统中元器件击穿烧毁，重者可能引起人身伤亡。为了设备能够正常运行，并保证人员安全，继电器保护技术就应运而生了，其共分为三个部分，分别为：执行、测量、逻辑。如果短路或其他故障在电气控制中出现时，要想其他元器件不受牵连造成故障扩大，可以在电路中使用继电器保护，它可迅速将损坏元器件隔离开。保证其他功能的实现。

2 目前继电器保护现状

2.1 在电路中能够实现基本保护

在几十年前，我国技术落后，电路系统的保护技术完全依靠世界先进国家的技术方法，我国根本没有自主研发的能力，同时也缺少这方面人才；在百废待兴的中国，必须要走出这种困境，发展自己的电子技术，于是在国家和广大科研工作者多年的共同努力之下，在这一领域取得了跨时代的进步；在21世纪我们在电气技术领域中一步步追赶，甚至某些方面已经超越国外技术。

2.2 带动微机技术迅猛发展

在改革开放初期，一些科研学校开始设立电力系统专业学科，努力探索，取得了一定的成果，并付诸实践，在各个领域利用这项技术，从而也带动了微机保护技术的飞速发展，技术研究不断深入，我国的成果经验也越来越多，从21世纪初期起，微机保护基本在慢慢代替传统的继电器保护。

2.3 保证了电路系统稳定可靠的运行

要想使电力系统安全稳定，技术人员还需开拓创新。他们在继电器保护中应用到数字滤波技术、存储技术、抗干扰技术和快速运行技术。让这种综合保护技术更加先进。1) 利用其存储技术，就能对电气系统运行时的故障波形进行记录，从而很方便地对运行中的问题进行定位。2) 微机继电器保护作用显著，可以很好地使系统稳定工作。3) 可大大减少操作人员精力，实现自动远程控制。

2.4 使配电所安全可靠的工作

各类配电所多使用此类保护技术。继电保护技术被越来越多的使用，方便了各行各业的生产、生活。它还能及时发现设备异常情况，并第一时间让岗位人员发现，再通过远程数据收集、整合，自动分析，并结合电器元器件对电力系统的损伤大小进行合理的扩展。利用它的这种功能，在非正常情况下，继电器保护技术能够有序地实现其保护功能。所以，此种先进保护技术多用于各类配电所。

3 不足与缺陷

在实际应用中虽然取得了长足的进步，但还存在一些技术性问题，尤其在创新上还有待提高，从各方面角度来看，我们还存在很多矛盾需要解决，不解决这些问题，我们的技术水平很难得到突破，接下来从以下几点进行分析

受继电器保护的电气设备运行中，电路出现故障时，继电器保护就会立即介入，从而断开损坏元器件，保证其他功能正常运转，不影响正常使用。继电器有两种保护状态，在电气线路出现问题时继电保护才介入工作，其在正常运转时，继电器保护也处于待命状态。这种情况很容易使控制电路出现异常。

3.1 外界因素的影响

电路在恶劣环境中运行时，容易受潮湿、导电粉尘等损伤，使电气寿命缩短。

3.2 元器件的影响

一些损坏或质量不合格元器件故障，也会使电气出现问题。

3.3 继电器保护的方式错误

不同的电气系统要装配专用的继电保护装置，分类一定要细化，如果不细分开，则会出现错误保护的现象，对电路损害更大。

3.4 容易产生误保护现象

若电气设备使用时间较长，电器元件容易损坏，老化严重，维护不方便，而且检查保养的周期较长，测试困难，不利于用电设备的使用寿命。若使用频率较低，或者由于调试不合格，极易引起误保护。

4 解决方法

4.1 制定完善的管理规程

当今电子技术高速发展，对电力系统的保护是人们研究重点所在，需要多方面共同进步，才能在继电保护方面有所突破。我们自身需要解决的方面还很多，如：人员思想理念方面、创新方面、现代化智能管理等方面，尽量避免因主观因素而导致故障发生。

4.2 加快电气系统自动化改造

实现保护微型化，对于老旧电气系统，其保护装置要加快改造，加快电气保护自动化、专业化建设。

4.3 人员能力素质要过硬

工作时要尽心尽责，严格按规定操作，定时对电气设备进行保养检查，及时清理影响其内部运转的杂质，若以上方面做不好，会大大减少设备的使用年限，造成设备故障率升高。

5 继电保护的未来方向

有些电力系统比较复杂而且系统分支较多，需要很多技术来服务于它，比如：语言的高级编程、网络信息整合的能力等，对于保护平台要求很高，至少要有一台计算机的功能。PC机刚介入继电器保护时，研究人员想使用一部微型计算机来代替传统的继电器保护功能。在设想中也存在一些问题，当时的计算机体积大、费用高、稳定性不高，这些缺点阻碍了这个方向的研究。而现在我国的计算机技术，不管是体积还是成本都得到了提升，可靠性也越来越稳定。目前的状况来说，在电力系统保护中使用集成的工控机来实现是未来的研究方向。

5.1 继电保护智能化

21世纪以来，智能化发展越来越快，关于技术方面，人工智能有：进化规划、遗传算法、模糊逻辑、网络神经等，这些技术在电路中应用广泛。现在人们的研究方向正在发生变化，将从传统继电器保护向人工智能转变。在电力系统保护中人工神经网络和专家系统等技术被越来越多的使用，使电力保护的智能化越来越高，改变了电力系统的保护方式。自修复、多点分析、模块化存储功能等创新特点是人工神经网络的优势，它正在以飞快的速度被使用和研究，但很多问题还有待解决，如：处理信息的研究、智能控制和系统连续性的研究，这些技术在目前来说还存在很多问题。智能化技术可以分析多方面原因对电力系统的影响，对于提高故障判断的准确率作用很大，这将是智能化的研究方向。受继电保护的电气设备还存有许多问题，如范围不够广、保护面不够全、灵敏度不够高等，所以实际中使用不够广泛。在现在物联网、智能化盛行的时代，这些矛盾都会逐一解决，最终实现完全智能化。

5.2 信息化

计算机技术已在各行各业应用广泛，在工业体系里有着无可替代的地位，它的运用让人们的生活、工作方式更便捷，在生产中保证了存储、通信的实现。当前的工业生产要求越来越高，传统的继电器保护已应对不了当前的保护形势，单纯的隔离损坏元器件已达不到保护效果，最主要的是保证电力系统安全可靠的运行。只有每个支路系统都能共享设备的所有参数、故障信息、运行状态等数据，总机才能通过收集的各支路信息，来分析判断故障原因，从而发出指令来隔离故障点，这样才可以全面的保证电力系统的安全可靠的运转。

5.3 集成化

当计算机网络发展成熟后，其发挥的功能特别强大，它就相当于整个电力系统的“大脑”将各个支路的故障信息、运行状态、损坏的元器件，通过网络发送给智能终端。它还有个功能是将从系统中下载故障信息和运行数据进行分析。所以集成的保护系统不仅可以起到保护作用还可以在设备正常运转条件下，帮助岗位人员监视和查看数据。实现测量、监视、保护等集成化功能。图1为一个简单的以单片机为核心的过载继电保护装置，在电路中能够实现故障的保护、测量显示等功能。

图1 以单片机为核心的过载保护装置

生产生活中一些电力系统较为复杂，牵扯面也较广，元器件之间有电也有磁的关系，无论哪个细节发生问题都会影响设备的稳定运转，对提高生产效率起到至关重要的作用。但在电力系统使用过程中，由于人为、环境、元器件质量等因素的影响，发生故障几率很大，所以要合理安装继电保护环节至关重要。

6 结语

为了设备的安全工作，继电保护的安装是不可替代的，科技的不断发展进步，让人们离不开各种自动化电气设备，人们的生活方式在发生巨大改变，物联网、人工智能遍布在我们的每个角落，因此对这些智能设备的保护研究还需加大力度，摆在技术人员面前的难题还很多。我们在现有的技术上必须掌握未来的发展趋势，找准方向，善于利用新技术概念。我们完全相信在国家和科研工作者的共同努力下，每一项技术问题都会被逐一攻破，实现国内技术大循环。